Bao lâu thì năng lượng tự nhiên cạn kiệt
Khổng Tử đã biết dùng gas Show
Tất nhiên là hồi đó chưa có những bếp gas thuận tiện như hôm nay. Nhưng theo ghi chép của Khổng Tử thì có lẽ người Trung Hoa là dân tộc đầu tiên biết tận dụng khí đốt tỏa ra từ các kẽ nứt trong đất. Dần dần họ còn đào sâu vào đất để khai thác các bọng khí đốt, chế tạo các ống dẫn bằng tre. Những vùng có gas gần biển còn biết dùng gas đun bay hơi nước biển để lấy muối. Hôm nay thì hậu bối của người Trung Hoa nhanh trí này ấy đã đạt con số 1,3 tỷ và bị coi là nguyên nhân chính cho tình trạng tăng giá gas toàn cầu. Còn nhớ khái niệm "khủng hoảng dầu mỏ" ra đời cách đây ba thập niên, lần đầu tiên thế giới học cách rùng mình khi nhận ra rằng cuộc sống hôm nay bị phụ thuộc vào năng lượng đến mức nào. Nhưng nguyên nhân cho sự xung đột bên giếng dầu ngày đó mang tính chính trị, nghĩa là còn có phương cứu chữa. "Khủng hoảng khí đốt" có lẽ còn là một cụm từ quá mới. Người ta mới chú ý đến nó khi Nga dọa cắt cung cấp khí đốt cho Ukraine giữa mùa đông lạnh giá. May mắn là hai bên còn đi đến thỏa thuận chứ nhiều gia đình Mỹ năm nay đã bắt đầu bị thiếu khí đốt mà nguyên nhân không chỉ vì mấy trận cuồng phong ngoài khơi Vịnh Mexico. Cầu Chúa xin “trời ấm lên” Cuộc khủng hoảng gas của Mỹ khác hẳn về tính chất so với xung đột giữa Nga và người hàng xóm hoặc chính sách kích giá nhân tạo của mấy quốc gia OPEC. Khí đốt, một loại tài nguyên thiên nhiên cần hàng triệu năm trong điều kiện đặc biệt để hình thành, đang cạn dần! Chưa bao giờ công nghiệp năng lượng của Mỹ bỏ ra nhiều tiền của và công sức như ngày nay để khai thác gas trong đất liền cũng như ngoài biển - đó mới là khối lượng gas cần thiết cho nhu cầu sản xuất và tiêu thụ hiện tại chứ chưa nói đến phát triển. Cho đến hôm nay, nước láng giềng miền Bắc đất rộng người thưa song vô cùng giàu có khoáng sản là Canada vẫn được xem là hậu phương vững mạnh, nhưng ngay cả Canada cũng đã cảm thấy mối lo ngại đang dâng cao như mây đen phía chân trời năng lượng: năm 2003 là năm đầu lên Canada tiêu thụ nhiều gas hơn lượng mới tìm ra, đã thế trữ lượng của những nguồn khí đốt đang khai thác xem chừng đã được đánh giá cao hơn thực tế, nói một cách khác, người Canada đã gặm đến lương khô. Mùa đông năm nay vừa bắt đầu đã được dự đoán là cơn rét lớn cho lục địa Bắc Mỹ. Đã và sẽ có nhiều gia đình không đủ năng lượng chạy lò sưởi, và nhiều công ty thà sa thải công nhân còn hơn sản xuất vạ vật qua mùa đông. Đất Mỹ vốn có nhiều người sùng đạo, và trong bài cầu kinh của họ đã được thêm câu "Cầu Chúa cho trời ấm lên", như bà Diana Munns ở Phòng thương nghiệp lowa nói với tạp chí "US News”. Thị trường khí đốt Từ 1983 lượng khí đốt tiêu thụ trên quả đất tăng thêm 75%, một phần cũng vì được "mang tiếng" là loại năng lượng (tương đối) sạch vì không sinh ra lưu huỳnh gây mưa axít. Trong thời đại mà ý thức bảo vệ môi trường sinh thái ngày càng phát triển, từ những năm 70 trở lại đây nhiều kỹ thuật dùng than và dầu được đổi sang gas. Thị trường gas khác với thị trường dầu hỏa, tập trung ở ba khu vực là Mỹ, châu Âu và châu Á/ Thái Bình Dương. Nguyên nhân đơn giản là gas chỉ được chuyên chở một cách kinh tế qua ống dẫn, và cũng vì vậy mà các nước khai thác dầu ở vùng Vịnh đốt hết gas đi cùng với dầu hỏa chứ không nghĩ đến chuyện kinh doanh nó. Qatar, một tiểu vương quốc Arab đứng thứ ba sau Nga và Iran về khai thác gas, đi theo con đường khác. Năm 1971 ở bờ biển Qatar đã phát hiện ra trữ lượng khí đốt lớn nhất thế giới, và họ biết cách biến thứ khí "vô dụng" thành một nguồn lãi khủng khiếp. Ở cảng Ra Laffan mọc lên dàn kỹ thuật hóa lỏng gas lớn nhất thế giới. Ở nhiệt độ âm 160oC gas co lại chỉ còn 1/615 thể tích ban đầu và hóa lỏng, có thể chuyên chở bằng những tàu thủy lớn đi khắp thế giới, tất nhiên là đến cả Mỹ. Con đường mới này của Qatar tạo ra một "mốt" đóng tàu chở gas. Năm nay, số tàu đặc chủng để chở khí lỏng sẽ lên gấp đôi so với cả thế kỷ trước. Tương lai Khác với dầu, lượng gas bị dùng chưa chiếm chỗ bao nhiêu trong tổng số được khai thác. Nhưng cảnh giác qua cơn ác mộng dầu hỏa, nhân loại làm phép tính xem với đà tiêu thụ hôm nay, còn bao lâu nữa thì dùng hết khí đốt. Con số dự đoán là 67 năm không được phép làm chúng ta bớt sốt ruột, vì kinh nghiệm cho thấy các mô hình tính toán kiểu ấy đều sai bét vì thực tế phát triển năng động hơn các phỏng đoán, chưa kể là thói quen dùng gas ngay càng tăng. Để ý đến cả sự năng động ấy, trữ lượng gas sẽ bị con người làm cạn kiệt trong 42 năm tới. Dầu mỏ còn nhanh cạn gấp đôi. Thực trạng không thể khác được là trong những năm tới khách hàng sẽ ngày càng trả giá gas cao hơn. Chưa có nguồn năng lượng nào khả dĩ thế chân cho dầu và khí, kể cả năng lượng hạt nhân. Trong khi người Trung Quốc trước đây 2.500 năm đã biết dùng khí đốt thì ở cái nôi văn minh khác như Hy Lạp hay Ba Tư hồi đó con người vẫn hoảng sợ sụp lạy ngọn lửa "vĩnh cửu” do sét tạo ra từ luồng khí tuôn ra trên mặt đất. Hôm nay ta biết rằng ngọn lửa ấy không thể cháy "vĩnh cửu”, nhưng khi nó tắt ngấm sau 42 năm nữa thì cái gì sẽ xảy ra - chưa ai biết được... Trang trại gió tại Lübz, Mecklenburg-Vorpommern, Đức Nhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển tại Hawai, Hoa Kỳ Năng lượng Mặt TrờiSửa đổiBài chi tiết: Năng lượng Mặt Trời Năng lượng Mặt Trời thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất. Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời. Năng lượng của các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng trong các liên kết hóa học của các phản ứng quang hóa. Một phản ứng quang hóa tự nhiên là quá trình quang hợp. Quá trình này được cho là đã từng dự trữ năng lượng Mặt Trời vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái sinh mà các nền công nghiệp của thế kỷ XIX đến XXI đã và đang tận dụng. Nó cũng là quá trình cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc và củi đốt, những nguồn năng lượng sinh học tái tạo truyền thống. Trong tương lai, quá trình này có thể giúp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo ở nhiên liệu sinh học, như các nhiên liệu lỏng (diesel sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn. Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển Trái Đất để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng có thể khai thác được. Trái Đất, trong mô hình năng lượng này, gần giống bình đun nước của những động cơ nhiệt đầu tiên, chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thành động năng của các dòng chảy của nước, hơi nước và không khí, và thay đổi tính chất hóa học và vật lý của các dòng chảy này. Thế năng của nước mưa có thể được dự trữ tại các đập nước và chạy máy phát điện của các công trình thủy điện. Một dạng tận dụng năng lượng dòng chảy sông suối có trước khi thủy điện ra đời là cối xay nước. Dòng chảy của biển cũng có thể làm chuyển động máy phát của nhà máy điện dùng dòng chảy của biển. Dòng chảy của không khí, hay gió, có thể sinh ra điện khi làm quay tuốc bin gió. Trước khi máy phát điện dùng năng lượng gió ra đời, cối xay gió đã được ứng dụng để xay ngũ cốc. Năng lượng gió cũng gây ra chuyển động sóng trên mặt biển. Chuyển động này có thể được tận dụng trong các nhà máy điện dùng sóng biển. Đại dương trên Trái Đất có nhiệt dung riêng lớn hơn không khí và do đó thay đổi nhiệt độ chậm hơn không khí khi hấp thụ cùng nhiệt lượng của Mặt Trời. Đại dương nóng hơn không khí vào ban đêm và lạnh hơn không khí vào ban ngày. Sự chênh lệch nhiệt độ này có thể được khai thác để chạy các động cơ nhiệt trong các nhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển. Khi nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời làm bốc hơi nước biển, một phần năng lượng đó đã được dự trữ trong việc tách muối ra khỏi nước mặn của biển. Nhà máy điện dùng phản ứng nước ngọt - nước mặn thu lại phần năng lượng này khi đưa nước ngọt của dòng sông trở về biển. Năng lượng địa nhiệtSửa đổiBài chi tiết: Năng lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất. Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất. Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng để nung và tắm kể từ thời La Mã cổ đại, nhưng ngày nay nó được dùng để phát điện. Có khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt được lắp đặt trên thế giới đến năm 2007, cung cấp 0,3% nhu cầu điện toàn cầu. Thêm vào đó, 28 GW công suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp được lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, các quá trình công nghiệp, lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu vực.[16] Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và thân thiện với môi trường, nhưng trước đây bị giới hạn về mặt địa lý đối với các khu vực gần các ranh giới kiến tạo mảng. Các tiến bộ khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi và quy mô của các tài nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp như dùng để sưởi trong các hộ gia đình. Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong lòng đất, nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều so với phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch thông thường. Công nghệ này có khả năng giúp giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu nó được triển khai rộng rãi. Năng lượng thủy triềuSửa đổiBài chi tiết: Năng lượng thủy triều Trường hấp dẫn không đều trên bề mặt Trái Đất gây ra bởi Mặt Trăng, cộng với trường lực quán tính ly tâm không đều tạo nên bề mặt hình elipsoit của thủy quyển Trái Đất (và ở mức độ yếu hơn, của khí quyển Trái Đất và thạch quyển Trái Đất). Hình elipsoit này cố định so với đường nối Mặt Trăng và Trái Đất, trong khi Trái Đất tự quay quanh nó, dẫn đến mực nước biển trên một điểm của bề mặt Trái Đất dâng lên hạ xuống trong ngày, tạo ra hiện tượng thủy triều. Sự nâng hạ của nước biển có thể làm chuyển động các máy phát điện trong các nhà máy điện thủy triều. Về lâu dài, hiện tượng thủy triều sẽ giảm dần mức độ, do tiêu thụ dần động năng tự quay của Trái Đất, cho đến lúc Trái Đất luôn hướng một mặt về phía Mặt Trăng. Thời gian kéo dài của hiện tượng thủy triều cũng nhỏ hơn so với tuổi thọ của Mặt Trời. Thủy điệnSửa đổiBài chi tiết: Thủy điện Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đa số năng lượng thuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin nước và máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều. Thuỷ điện là nguồn năng lượng tái tạo. Thuỷ điện chiếm 20% lượng điện của thế giới. Na Uy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước, trong khi Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu của họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhu cầu của họ). Canada là nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới và lượng điện này chiếm hơn 70% tổng lượng sản xuất của họ. Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thuỷ điện, năng lực nước cũng thường được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm (trên thực tế các hồ chứa thuỷ điện bằng bơm – pumped-storage hydroelectric reservoir - thỉnh thoảng được dùng để tích trữ điện được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện để dành sử dụng vào giờ cao điểm). Thuỷ điện không phải là một sự lựa chọn chủ chốt tại các nước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước đó có tiềm năng khai thác thuỷ điện theo cách đó đã bị khai thác rồi hay không thể khai thác được vì các lý do khác như môi trường. Năng lượng gióSửa đổiBài chi tiết: Năng lượng gió Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Năng lượng gió được con người khai thác từ các tuốc bin gió. Trong số 20 thị trường lớn nhất trên thế giới, chỉ riêng châu Âu đã có 13 nước với Đức là nước dẫn đầu về công suất của các nhà máy dùng năng lượng gió với khoảng cách xa so với các nước còn lại. Tại Đức, Đan Mạch và Tây Ban Nha việc phát triển năng lượng gió liên tục trong nhiều năm qua được nâng đỡ bằng quyết tâm chính trị. Nhờ vào đó mà một ngành công nghiệp mới đã phát triển tại 3 quốc gia này. Năm 2007 thế giới đã xây mới được khoảng 20073 MW điện, trong đó Mỹ với 5244 MW, Tây Ban Nha 3522MW, Trung Quốc 3449 MW, 1730 MW ở Ấn Độ và 1667 ở Đức, nâng công suất định mức của các nhà máy sản xuất điện từ gió lên 94.112 MW. Sinh khốiSửa đổiBài chi tiết: Sinh khối Sinh khối là dạng vật liệu sinh học từ sự sống, hay gần đây là sinh vật sống, đa số là các cây trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật.[17] Được xem là nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp, gián tiếp một lần hay chuyển thành dạng năng lượng khác như nhiên liệu sinh học. Sinh khối có thể chuyển thành năng lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học, và chuyển đổi sinh hóa. Nhiên liệu sinh họcSửa đổiBài chi tiết: Nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,...), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương...), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân,...), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải...),... Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàn toàn không được chú trọng. Hầu như đây chỉ là một loại nhiên liệu thay thế phụ, tận dụng ở quy mô nhỏ. Tuy nhiên, sau khi xuất hiện tình trạng khủng hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu cũng như ý thức bảo vệ môi trường lên cao, nhiên liệu sinh học bắt đầu được chú ý phát triển ở quy mô lớn hơn. Các nguồn năng lượng tái tạo nhỏSửa đổiNgoài các nguồn năng lượng nêu trên dành cho mức độ công nghiệp, còn có các nguồn năng lượng tái tạo nhỏ dùng trong một số vật dụng:
Tầm quan trọng toàn cầuSửa đổiBáo cáo của REN21 về tình hình tái tạo năng lượng toàn cầu cuối năm 2006 Các mô hình tính toán trên lý thuyếtSửa đổiNăng lượng tái tạo có tiềm năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch và năng lượng nguyên tử. Trên lý thuyết, chỉ với một hiệu suất chuyển đổi là 10% và trên một diện tích 700 x 700km ở sa mạc Sahara thì đã có thể đáp ứng được nhu cầu năng lượng trên toàn thế giới bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời. Trong các mô hình tính toán trên lý thuyết người ta cũng đã cố gắng chứng minh là với trình độ công nghệ ngày nay, mặc dầu là bị thất thoát công suất và nhu cầu năng lượng ngày một tăng, vẫn có thể đáp ứng được toàn bộ nhu cầu về năng lượng điện của châu Âu bằng các tuốc bin gió dọc theo bờ biển phía Tây châu Phi hay là bằng các tuốc bin gió được lắp đặt ngoài biển (off-shore). Sử dụng một cách triệt để các thiết bị cung cấp nhiệt từ năng lượng mặt trời cũng có thể đáp ứng nhu cầu nước nóng. Năng lượng tái tạo và hệ sinh tháiSửa đổiNgười ta hy vọng là việc sử dụng năng lượng tái tạo sẽ mang lại nhiều lợi ích về sinh thái cũng như là lợi ích gián tiếp cho kinh tế. So sánh với các nguồn năng lượng khác, năng lượng tái tạo có nhiều ưu điểm hơn vì tránh được các hậu quả có hại đến môi trường. Nhưng các ưu thế về sinh thái này có thực tế hay không thì cần phải xem xét sự cân đối về sinh thái trong từng trường hợp một. Thí dụ như khi sử dụng sinh khối phải đối chiếu giữa việc sử dụng đất, sử dụng các chất hóa học bảo vệ và làm giảm đa dạng của các loài sinh vật với sự mong muốn giảm thiểu lượng CO2. Việc đánh giá các hiệu ứng kinh tế phụ cũng còn nhiều điều không chắc chắn. Sử dụng năng lượng tái tạo rộng rãi và liên tục có thể tác động đến việc phát triển của khí hậu Trái Đất về lâu dài. Có thể hình dung đơn giản: dòng chuyển động của gió sẽ yếu đi khi đi qua các cánh đồng cánh quạt gió, nhiệt độ không khí giảm xuống tại các nhà máy điện mặt trời (do lượng bức xạ phản xạ trở lại không khí bị suy giảm). Mâu thuẫn về lợi ích trong công nghiệp năng lượngSửa đổiKhác với các nước đang phát triển, những nơi mà cơ sở hạ tầng còn chậm phát triển, việc mở rộng xây dựng các nguồn năng lượng tái tạo trong các nước công nghiệp gặp nhiều khó khăn vì phải cạnh tranh với các công nghệ năng lượng thông thường. Về phía các tập đoàn năng lượng mà sự vận hành các nhà máy điện dựa trên năng lượng hóa thạch, sự tồn tại vẫn là một phần của câu hỏi. Nhưng trong mối quan hệ này cũng là câu hỏi của việc tạo việc làm mới trong lãnh vực sinh thái cũng như trong lãnh vực của các công nghệ mới. Hệ thống cung cấp điện đã ổn định tại các nước công nghiệp như Đức dựa trên một hạ tầng cơ sở tập trung với các nhà máy phát điện lớn và mạng lưới dẫn điện đường dài. Việc cung cấp điện phi tập trung ngày một tăng thông qua các thiết bị dùng năng lượng gió hay quang điện có thể sẽ thay đổi hạ tầng cơ sở này trong thời gian tới. Mâu thuẫn về lợi ích trong xã hộiSửa đổiViệc sử dụng năng lượng tái tạo có thể làm cho việc can thiệp vào môi trường trở nên cần thiết, một việc có thể trở thành bất lợi cho những người đang sống tại đó. Một thí dụ cụ thể là việc xây đập thủy điện, như trong trường hợp của đập Tam Hiệp ở Trung Quốc khoảng 2 triệu người đã phải dời chỗ ở. Tỷ lệ của năng lượng tái tạo trong sản xuất điện tại ĐứcSửa đổi
Đọc thêmSửa đổi
Chú thíchSửa đổi
Tham khảoSửa đổi
Liên kết ngoàiSửa đổi
|